Toyota Research Institute Advanced Development, Inc.

Um mit der rasanten Entwicklung des automatisierten Fahrens Schritt zu halten, wurde in nur zwei Monaten eine Plattform zur automatischen Kartenerstellung auf einer AWS-Serverless-Architektur entwickelt.

2020

TRI-AD wurde im März 2018 durch eine gemeinsame Investition von Toyota Motor Corporation, Denso und Aisin Seiki gegründet. Durch die fortschrittliche Entwicklung von Software für das automatisierte Fahren hat das Unternehmen Forschung und Massenproduktion kombiniert und damit Pionierarbeit auf dem Gebiet des automatisierten Fahrens geleistet.

Dank der Entwicklung von Kontrollsystemen und KI-Technologien haben sich die Prozesse, die „Entscheidungen“ und „Operationen“ steuern, rasch weiterentwickelt. Andererseits ist es angesichts der täglichen Veränderungen auf den Straßen keine leichte Aufgabe, die Karteninformationen zu pflegen und sicherzustellen, dass sie auf dem neuesten Stand bleiben. Laut Mandali Khalesi, VP der Abteilung für automatisiertes Fahren, „haben diese Schwierigkeiten dazu geführt, dass Karten derzeit auf bestimmte Länder und Regionen oder auf Hochgeschwindigkeitsstrecken beschränkt sind, wo die Erfassung aktueller Informationen vergleichsweise einfach ist.“

Die kontinuierliche Aktualisierung von Karten öffentlicher Straßen mit hoher Präzision hat sich jedoch als große Belastung erwiesen, wenn sie von einem einzigen Konzern durchgeführt wird. Als Reaktion darauf kündigte TRI-AD im Januar 2019 den Aufbau einer „Automated Mapping Platform (AMP)“ an, an der jedes Unternehmen bei der Erstellung und Nutzung von hochauflösenden Karten teilnehmen kann.

AMP verwendet Informationen, die aus Satellitenbildern und Sensordaten von Automobilherstellern wie der Toyota Motor Corporation, Taxiunternehmen und Lieferdiensten gewonnen werden. Diese Informationen ermöglichen die effiziente Erstellung und Aktualisierung von hochpräzisen Karten. AMP ermöglicht es Entwicklern bei Automobilherstellern und -zulieferern, die Karten zu nutzen, was die Entwicklung der Anwendungen für automatisiertes Fahren der Toyota Motor Corporation beschleunigt hat.

Khalesi fuhr fort: „Derzeit haben eine Reihe von Anbietern, die über Satellitenbilder und Onboard-Kameratechnologie verfügen, von Automobilunternehmen innerhalb der Toyota Motor Group bis hin zu solchen außerhalb, ihre Absicht bekundet, an PoCs (Proof of Concepts, Machbarkeitsnachweisen) teilzunehmen, und wir erwarten, dass sich uns in Zukunft weitere Partner anschließen werden.“

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Die Leichtigkeit, mit der AWS-Services schnell entwickelt und skalierbar erweitert werden können, spielt eine grundlegende Rolle bei der Entwicklung einer offenen Plattform für die automatische Kartenerstellung. Wir planen, dass die Plattform sowohl von Toyota-Fahrzeugen als auch von Drittanbietern genutzt werden kann.“

Mandali Khalesi
Toyota Research Institute – Advanced Development, Inc. | VP Automated Driving

Die Qualität der AWS-Verwaltungsservices war ausschlaggebend für die Entscheidung, die Plattform zu übernehmen.

Nach der Ankündigung seiner neuen AMP-Architektur hat TRI-AD einen Prototyp auf den Markt gebracht, um PoCs mit Partnerunternehmen durchzuführen. Um einer schnellen Entwicklung den Vorzug zu geben, wurde AWS schon früh eingesetzt, um die Nutzung von Cloud-Services zu erkunden. AWS wird bereits für eine Reihe von Projekten bei TRI-AD verwendet, darunter Machine Learning und Deep Learning. Es ist zu einem der Standardelemente der IT-Infrastruktur des Unternehmens geworden. AWS wird auch vom Toyota Research Institute (TRI), einem Forschungsinstitut für KI-Technologien im Silicon Valley, häufig genutzt, und beide Unternehmen haben die Vorzüge seiner Entwicklungseffizienz kennengelernt. Und nicht nur das, auch die Nutzung der von AWS angebotenen Managementservices soll ein weiterer entscheidender Faktor für die Einführung gewesen sein. Ryo Igarashi, der für die Entwicklung des Cloud-Betriebs bei AMP zuständige Ingenieur, erklärte, dass „angesichts der begrenzten Personalressourcen, mit denen Entwickler konfrontiert sind, die umfangreichen Managementressourcen, die AWS bietet, für eine kurzfristige Entwicklung unerlässlich waren. Außerdem erwarten wir, dass die Zahl der Partnerunternehmen, die an PoCs teilnehmen, zunehmen wird. Selbst wenn neue Funktionen entwickelt werden, wurde die Skalierbarkeit, die eine einfache Erweiterung von Ressourcen und Services ermöglicht, hoch bewertet.“

Nach dem Design von TRI-AD besteht AMP aus drei Elementen: Erfassung und Akkumulation von Daten, Entwicklung hochpräziser Karten und Veröffentlichung dieser hochpräzisen Karten. Der Kern der Datenerfassung und -akkumulation besteht aus zwei Segmenten, dem Echtzeit-Upload von Daten aus laufenden Fahrzeugsonden und dem Batch-Upload von erfassten Daten von Taxiunternehmen und anderen Flottenpartnern. Was die Kartenentwicklung angeht, so können Entwickler von Unternehmen, die an AMP teilnehmen, auf das Entwicklerportal zugreifen und auf ihre Anwendung zugeschnittene Karteninformationen erstellen, indem sie einzigartige Algorithmen in der Cloud entwickeln und einsetzen. Die daraus resultierenden Daten werden auf einem speziellen Kartenmarktplatz registriert und gespeichert und bei Bedarf als API an die autonome Flotte weitergegeben.

„Unser AMP-Prototyp basiert auf dem Grundsatz, das Produkt erst herzustellen und dann auszuprobieren, d. h. auf einer agilen Entwicklung, bei der Verbesserungen vorgenommen werden, während es benutzt wird. Wir haben uns auf eine Umgebung konzentriert, in der PoCs mit Partnern problemlos durchgeführt werden können, und wir haben uns auf die Skalierbarkeit konzentriert, die für die zukünftige Nutzung erforderlich ist“, sagt Igarashi.

Erreichen skalierbarer und verkürzter Entwicklungszyklen durch Serverless-Architektur

Die Entwicklung des Prototyps begann im April 2019, und er wurde zwei Monate später im Juni veröffentlicht. Durch die Koordination mit den Architekten der AWS-Lösungen und den professionellen Serviceberatern konnten die Entwickler von TRI-AD eine kürzere Entwicklungszeit erreichen.

Der Prototyp wurde durch aktive Nutzung der Serverless-Architektur erstellt. Die Verwendung von Client-Zertifikaten, die von AWS IoT ausgestellt wurden, bildete die Grundlage für den Echtzeit-Upload von Tools zur Datenerfassung und -akkumulation. Die Token wurden von AWS STS empfangen und vom Amazon API Gateway zertifiziert, wodurch der sichere Upload der Daten gewährleistet ist. Die Batch-Uploads basierten auf der Benutzerzertifizierung durch Amazon Cognito, während die Daten des laufenden Fahrzeugs und die Metadaten über Amazon S3 bzw. AWS AppSync erfasst wurden, bevor sie in Amazon DynamoDB akkumuliert wurden.

AMP-Gesamtarchitektur

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Beschleunigen von Innovationen im Bereich des automatisierten Fahrens und Zusammenarbeiten mit Partnern bei der Lösung sozialer Probleme

„Als nächsten Schritt werden wir mit der Arbeit an der Architektur der zukünftigen Nutzungsumgebung beginnen, mit dem Ziel, Servicess zu implementieren“, sagte Khalesi. „Im Hinblick auf die künftige globale Expansion in Amerika, Europa und Asien planen wir, die Kompatibilität mit ausländischen Systemen auszubauen und die Koordination mit unseren internationalen Partnern zu verstärken. AMP wird schnelle Innovationen im Bereich des automatisierten Fahrens ermöglichen und gemeinsam mit unseren Partnern zur Lösung sozialer Probleme beitragen.“


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